顶管和隧道暗挖施工技术分析

顶管和隧道暗挖施工技术分析（精选6篇）

篇1：顶管和隧道暗挖施工技术分析

顶管和暗挖施工技术对比分析

管道施工过程中不可避免出现穿越公路、铁路等设施的情况，由于某些地段受管道埋深、地形条件、道路交通等因素制约，一般不宜采取明挖施工或采用明挖施工不经济，顶管和暗挖是目前比较常用的两种施工工艺，但在成都平原地区的管道施工中，该如何进行选择，首先对两种施工工艺的特点进行分析。

1.顶管施工工艺

顶管施工方案的选择，首先应根据管径、土壤类别等合理选择管道顶进的方法，再结合最大顶力等来选择顶进设备及后背结构。顶管技术修建管道总体来说，就是在拟修建管道的两端先修建竖井，然后在竖井之间采用顶管技术，通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管道压入土层中，同时挖除并运走管正面的泥土。当第一节管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进，这样将一节节管子顶入，作好接口，建成管道，并满足管道的质量技术规范要求。其主要施工步骤为： 1.1基础与导轨安装

基础导轨是安装在竖井内为管子出洞提供一个基准的设备。导轨要求具备坚固、挺直，管子压上去不变形等特征。基础一般选用木枕基础，在方木上直接铺设导轨。1.2顶管后背墙

后背墙土壁应铲修平整，并使壁面与管道顶进方向垂直后背墙附加层采用道木，因木材具有伸缩性，顶管顶进时，为防止主顶油缸反复作用会造成木材反复受力，形成疲劳破坏，影响顶进质量，同时也会造成顶进设备损坏在道木前端加设20mm后钢板用以保证靠背稳定性。1.3顶管设备安装

顶管下井前应作一次安装调试，油管安装先应清洗，防止灰尘等污物进入油管，电路系统应保持干燥，机头运转调试各部分动作正常，液压系统无泄漏。1.4顶进施工

管子下到导轨上，要测量管子中心及前后端的调和，确认合格后方可顶进，头节管作为工具管，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。顶进开始时，应缓慢进行，等各接触点部位密合后，再按正常顶进速度顶进。

2.暗挖施工工艺

暗挖施工采用一次衬砌结构型式，支护为钢拱架喷射混凝土结构，初支采用短台阶法施工，先采用超前小导管双液注浆加固上层，然后开挖隧道上拱土方、立拱架、焊纵向连接筋、绑扎钢筋网片、喷射混凝土，上拱和边墙支护施工完成后，再进行底部施工，保证每榀拱架封闭后再时行下一榀施工。具体施工步骤如下： 2.1超前小导管双液注浆

隧道开挖前，在隧道拱部外利用风镐打入Φ32钢制小导管，斜向上插角10°左右，小导管一端加工成尖，端头封严。小导管根据拱架间距布置，搭接长度1m。

2.2土方开挖

采用台阶法开挖，施工顺序为：开挖上台阶土方→支立拱部拱架→喷射混凝土→开挖下台阶土方→支立边墙和底板拱架→喷射混凝土→下一循环。拱部开挖后要尽早封闭，尽量减少顶部土方的悬空时间。2.3钢拱架安装 土方开挖后及时架立钢拱架，钢拱架间距0.5m，安装前应将拱架下虚土及其它杂物清理干净，阍利用激光导向仪控制位置，然后焊接纵向连接钢筋，安装钢筋网片。2.4喷射混凝土

喷射混凝土按试验室给定的配比通知单进行配料施工，混凝土分层喷射，每层7cm左右，每层喷完后及时清理表面结构，使其平整度良好。

3.成都平原地质分析

成都平原的地质构造是在很硬的岩石上覆盖了一层厚厚的以泥土为主的沉积物。据四川深部地球物理资料，盆地基地是硬化程度很高的早前寒武纪花岗石结晶基底，成都平原岩层十分坚硬，之上有杂填土，平均深度约5～7米和沙卵石，平均深度约7～10米。

砂卵石地层作为一种典型的力学不稳定层，其物理力学特性与一般粘性土、黄土、软土以及复合地层等存在较大差别。该地层的主要特点为地层胶结较差、结构松散、自稳能力差、卵石颗粒点对点传力、单个卵石强度高、颗粒之间空隙大、渗透系数大、粘聚力小、内摩擦角大等。

4.砂卵石层地质施工方案选择

4.1施工工艺对比

由于在开挖施工前，实际地质情况无法真正明确判断，特别是砂卵石中卵石粒径无法确定，这给穿越施工带来巨大的质量和安全隐患，根据目前在顶管施工中表现出不少问题，主要有以下几点：

1、地面沉降

地面沉降的根本原因是施工中对土体产生了扰动，进而引起地层损失。地层损失主要是由于超挖、开挖面及管道周围土体塌陷、泥浆流失、管道纠偏以及砂卵石土特定的骨架效应等引起的。在砂卵石层中进行顶管施工，严重的管前塌方和隐蔽在管顶的二次坍塌，是造成地面沉降的主要因素，而暗挖施工具有足够的作业空间，根据地层条件和机械配套情况，能较早使支护闭合，有利于控制其结构变形及由此引起的地面沉降。

2、纠偏困难

砂卵石地层后背土体稳定性计算结果显示，后背土体极限承载力不满足顶管 顶进力要求，不能直接作为天然后背墙，需进行加固处理。砂卵石地层顶管顶进方向不易控制，顶进过程中极易发生管道偏离，进而引起地表大面积沉陷;产生偏差纠偏难度大，采取适当的预防及纠偏措施可修正偏差。开挖面稳定性分析结果显示，砂卵石层自稳能力较差，工具管在进出洞口时土体易失稳坍塌，造成工具管进出洞困难。而采用暗挖施工，则可有效避免上述问题。4.2施工工期对比

在砂卵石地质条件下，顶管施工平均进度为4m/天；暗挖施工平均进度为6m/天。4.4结论

根据上述分析对比，建议在砂卵石地质情况下优先选择暗挖施工工艺。

篇2：顶管和隧道暗挖施工技术分析

8.1.1 有限元模型建立

1．启动程序

/TITLE，Mechanical analysis on sectional metro tunnel based on mine method!确定分析标题

/NOPR

!菜单过滤设置 /PMETH，OFF，0 KEYW，PR_SET，1

KEYW，PR_STRUC，1

!保留结构分析部分菜单

2．单元参数和几何参数定义

（1）定义相关几何参数。fini /cle *set,x1,-12

!以下为面2的几何参数，该面为矩形，最左下角顶点!坐标为x1和y1，矩形的宽度为w1、高为h1。

*set,y1,-12

!所有长度单位为m *set,w1,28.9 *set,h1,30.15

*set,x2,-25

!面3的几何参数 *set,y2,-12 *set,w2,13

*set,h2,30.15

*set,x3,16.9

!面4的几何参数 *set,y3,-12 *set,w3,13

*set,h3,30.15

*set,x4,-25

!面5的几何参数 *set,y4,-30 *set,w4,54.9 *set,h4,18

*set,th,0.4

!支护结构的厚度 *set,length_z,50

!隧道纵向的长度，这里为了简化计算，只是说明应用情况，!取纵向长度为50m，每天开挖5米，10天施工完成。

（3）定义单元类型、实常数、材料属性。/prep7

et,1,mesh200,2

!3-D线单元2节点

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et,2,mesh200,6

!3-D面单元4节点

et,3,SHELL63

!用于模拟支护结构的壳单元

et,4,SOLID45

!用于模拟围岩的三维实体单元 r,1,th

!壳单元的厚度，单位 mp,ex,1,3.0e10

!支护结构材料属性，弹性模型，单位Pa mp,prxy,1,0.2

mp,dens,1,2700

mp,ex,2,2.5e8

!围岩材料属性 mp,prxy,2,0.32

!泊松比，无单位 mp,dens,2,2200

mp,ex,3,2.5e8

!开挖部分土体的材料属性与围岩材料一样 mp,prxy,3,0.32

mp,dens,3,2200

!材料密度，单位kg/m3 save

!保存数据库

3．建立几何模型

（1）创建隧道支护结构上的关键点。

k，0,0

!关键点的序号暗默认值从小到大递增，坐标为0和0 k，0,3.85

k，0.88,5.5 k，2.45,6.15 k，4.02,5.5 k，4.9,3.85

k，4.9,0

!创建的关键点如图8-7所示。Save

!保存数据库

（2）创建隧道支护结构线和被挖去部分土体面。larc,1,2,6,8.13!由两个端点（K1和K2），曲率中心上的任意一点（K6）以及

!半径8.13m生成一条弧线

larc,2,3,6,3.21 larc,3,4,6,2.22 larc,4,5,2,2.22 larc,5,6,2,3.21 larc,6,7,2,8.13 larc,7,1,4,6 a,1,2,3,4,5,6,7!由7条圆弧线生成被挖去部分土体面，如图8-8和图8-9所示。Save

!保存数据库

（3）创建围岩面。Blc4,x1,y1,w1,h1

!创建面2 Blc4,x2,y2,w2,h2

!创建面3 Blc4,x3,y3,w3,h3

!创建面4 Blc4,x4,y4,w4,h4

!创建面5 /pnum,area,1

!显示面编号 Aplot

!显示面

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Save

!保存数据库，所有的面如图8-10所示。

（4）对面进行布尔操作。

aovl,1,2,3,4,5

!对5个面进行重叠操作 nummrg,all，，low

!合并重复各元素并保留低编号号码 numcmp,all

!压缩各元素编号号码

Save

!保存数据库，经过布尔运算后的面如图8-11所示。

（5）进一步划分面5，即支护结构上的关键点1，2，6，7与面5的四个角点连成线，然后再用这些4条线将面5分割为4个面，以便可以用映射进行面的网格划分。l,1,8

!通过两个关键点创建从四个角点上连接出四条直线 l,7,9 l,6,10 l,2,11 lsel,s,line，21,22,1!选择线21到22 lsel,a,line，7

!再选择线7 asbl,5,all

!进行布尔操作，用所选择的7,21,22三条线分割面5 lsel,s,line，21,24,3 lsel,a,line，1 asbl,7,all

!用7,21,24三条线分割面 lsel,s,line，22,23,1 lsel,a,line，6 asbl,8,all

!用6,22,23三条线分割面

nummrg,all，，low

!合并重复各元素并保留低编号号码 numcmp,all

!压缩各元素编号号码

Save

!保存数据库，经过线分割面布尔运算后的面5如图8-12所示。

4．建立网格模型

（1）设置隧道支护结构所划分的单元数及其周围四个面的网格划分。lsel,s,line，2,5,1

!选择线2～5 LCCAT,all

!将线2~5暂时叠加为一条线 lesize,all，,3

!将4条线的单元数均设置为3 lsel,s,line，9,11,2

!选择线9和12 lsel,a,line，6

!再选线6 lsel,a,line，1

!再选线1 lesize,all，,8

!设置单元数为8 lsel,s,line，8,10,2

!选择线8和10 lsel,a,line，7

!再选线7 lesize,all，,12

!设置单元数为12 lsel,s,line，21,24,1

!选择线21～24 lesize,all，,10,2!设置单元数为10，比率为2，从里面到外侧单元长度越来越长 type,2

!选择单元类型2 asel,s,area，5,8,1!选择面5～8 amesh,all

!对面5~8进行网格划分

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Save

!保存数据库，划分好的面单元网格如图8-13所示。

（2）对其他面进行网格划分。asel,s,area，1

!选择面1 amesh,1

!对面1进行网格划分 lsel,s,line，12,13,1

!选择线12和13 lesize,all，,8

!设置单元数为8 lsel,s,line，15,18,1

!选择线15～18 lesize,all，,6,2

!设置单元数为6，比率为2 asel,s,area，2,3,1

!选择面2和3 amesh,all

!对面2和3进行网格划分 lsel,s,line，14

!选择线14 lesize,all，,24

!设置单元数为24 lsel,s,line，19,20,1

!选择线19和20 lesize,all，,6,2

!设置单元数为6，比率为2 lsel,s,line，15,17,2

!选择线15和17 lsel,a,line，8

!再选择线8 LCCAT,all

!对线进行叠加操作 asel,s,area，4

!选择面4 amesh,all

!对面4进行网格划分 LSEL,s,LCCA

!选择叠加的线 LDELE,all

!删除前面暂时整合在一起的线

nummrg,all，，low

!合并重复各元素并保留低编号号码 numcmp,all

!压缩各元素编号号码

Save

!保存数据库，所有面单位网格模型如图8-14所示。

（3）将线模型拉伸成壳单元网格模型。Allsel

!选择所有的元素 k,1000，,-length_z!定义一个辅助关键点 l,1,1000

!定义一条辅助线

/view,1,1,1,1

!设置为三维模型显示 /replot

!刷新显示区

EXTOPT,ESIZE,10,0,!在拉伸线上设置成10个单元 LSEL,S,LINE，1,7,1

!选择线1～线7 ADRAG,all，，，25!沿着线25拉伸线1～线7 Gplot

!更新显示内容 type,3

!选择单元类型3，表示壳单元 real,1

!选择壳单元实常数

mat,1

!选择壳单元实材料常数 ASEL,S,loc,z,-25

!选择z=-25的面 APLOT

!显示面

lsel,s,loc,z,-25

!选择z=-25的线 lesize,all，,10

!设置单元数为10

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MSHAPE,0,2D

!设置单元为2D MSHKEY,1

!采用四边形单元

amesh,all

!对选择的面划分单元

Save

!保存数据库，几何模型如图8-15所示，面单位网格模型如图8-16所示。

（4）创建围岩实体单元。ASEL,invert

!对面元素进行反向选择操作，得到当前有效面为Z=0的面 Aplot

!显示面

EXTOPT,ESIZE,10,0,!由面拉伸成体的相关属性设置，拉伸方向设置成10个单元 EXTOPT,ACLEAR,1!清除面单元（被拉伸的面单元）TYPE,4

!设置单元类型4，围岩实体单元 MAT,2

!设置单元材料常数为2 asel,r,area，2,8,1

!选择面2～面8 VDRAG,all，，，25

!沿着线25拉伸面2～面8，为周围围岩实体单元网格 Allsel

!选择所有元素

MAT,3

!设置单元材料常数为3 VDRAG,1，，，25

!沿着线25拉伸面1，为被挖掉围岩部分实体单元网格 EPLOT

!显示单元网格

nummrg,all，，low

!合并重复各元素并保留低编号号码 numcmp,all

!压缩各元素编号号码 finish

!返回到上一节主菜单 /solu

!进入求解器

antype,static

!设置分析类型为静态分析

Save

!保存数据库，拉伸完毕后的模型如图8-17所示。

8.1.2 加载与求解

1．加载与自重应力场求解

（1）施加边界条件以及重力加速度。asel,s,loc,x,x2

!选择左侧面 asel,a,loc,x,x2+w4

!选择右侧面

da,all,ux,0

!对左右面上所有节点施加x方向位移约束 allsel

!选择所有元素 asel,s,loc,y,y4

!选择底面

da,all,uy,0

!对底面上所有节点施加y方向位移约束 allsel

!选择所有元素 asel,s,loc,z,-length_z

!选择后面 asel,a,loc,z,0

!选择前面

da,all,uz,0

!对前后面上所有节点施加z方向位移约束 allsel

!选择所有元素 acel，10

!施加重力加速度

Save

!保存数据库，带边界条件的有限元模型如图8-19所示。

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（2）设定分析选项。

deltim,0.1,0.05,0.2

!时间步设置，总长0.1，最小0.05，最大0.2 autots,on

!使用自动时间步

pred,on

!打开时间步长预测器

lnsrch,on

!打开线性搜索

nlgeom,on

!打开大位移效果

nropt,full

!设定牛顿-拉普森选项

cnvtol,f，0.02,2,0.5

!设定力收敛条件 Save

!保存数据库

（3）初始地应力的计算。esel,s,type，3

!选择单元类型3（壳单元）ekill,all

!杀死单元类型3，即在隧道未修建前的自重应力场中不存在壳单元 esel,all

!选择所有元素 esel,s,live

!选择活单元，即所有围岩实体单元 nsle,s

!选择生单元上的节点 nsel,invert

!反向选择，即选择了死单元上的节点 d,all,all

!将死单元上的节点约束所有位移，使其不参与矩阵运算 nsel,all

!选择所有节点 esel,all

!选择所有单元 Save

!保存数据库 solve

!进行自重地应力场模拟计算 Save

!保存数据库

2．开挖过程的模拟分析

基本思路：将开挖部分土体设置为“死属性”，同时激活支护结构壳单元。采用循环语句来实现，假设每天开挖进尺5m，共50m需要10天完成施工。其命令流如下： *do,ii,1,10,1

!循环开始

!以下进行土体的开挖操作，先选择每次开挖的围岩单元，然后将其赋予“死属性” esel,s,mat，3

nsle,s

nsel,r,loc,z,0.1-(ii-1)*5,-(5.1+(ii-1)*5)

esln,r,1

ekill,all

!以下进行支护结构的施加操作，先选择支护结构壳单元，然后将其赋予“生属性” esel,s,type，3

nsle,s

nsel,r,loc,z,0.1-(ii-1)*5,-(5.1+(ii-1)*5)

esln,r,1

ealive,all

nsle,s

ddele,all,all

!选择生单元，即包括支护结构壳单元和未开挖部分围岩实体单元

esel,all

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

esel,s,live

nsle,s

!反向选择，并将死单元上的节点约束所有自由度

nsel,invert

d,all,all，nsel,all

!选择所有节点

esel,all

!选择所有单元 solve

!求解 *enddo

!循环结束 Finish

!返回到上一节主菜单 Save

!保存数据库

8.1.3 后处理

1．支护结构位移

/post1

/DEVICE,VECTOR,1

ESEL,S,type，3

SET,1,LAST,1，PLNSOL,U,Y,0,1

SET,2,LAST,1，PLNSOL,U,Y,0,1

SET,6,LAST,1，PLNSOL,U,Y,0,1

SET,11,LAST,1，PLNSOL,U,Y,0,1

Save

!进入后处理器

!选择单元类型3（支护结构壳单元）!设置自重应力场计算步!绘制Y方向的位移

!设置第1次开挖进尺计算步!绘制Y方向的位移

!设置第5次开挖进尺计算步!绘制Y方向的位移

!设置第10次开挖进尺计算步!绘制Y方向的位移!保存数据库

2．支护结构等效应力

/DEVICE,VECTOR,0 SET,1,LAST,1，!设置自重应力场计算步 PLNSOL,S,EQV,0,1

!绘制等效应力

SET,2,LAST,1，!设置第1次开挖进尺计算步 PLNSOL,S,EQV,0,1

!绘制等效应力

SET,6,LAST,1，!设置第5次开挖进尺计算步 PLNSOL,S,EQV,0,1

!绘制等效应力

SET,11,LAST,1，!设置第10次开挖进尺计算步 PLNSOL,S,EQV,0,1

!绘制等效应力 Save

!保存数据库

不同计算步下支护结构壳的等效应力如图8-24～图8-27所示，图中的单位为Pa。由于在自重应力场的计算中，支护结构壳单元未参与计算，故其等效应力步存在。

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

8.2 明挖法施工过程仿真分析

8.2.1 有限元模型建立

（1）确定分析标题和类型

/TITLE，Mechanical analysis on sectional metro tunnel based on cut and cover!确定分析标题

/NOPR

!菜单过滤设置 /PMETH，OFF，0 KEYW，PR_SET，1

KEYW，PR_STRUC，1

!保留结构分析部分菜单 /COM，/COM，Preferences for GUI filtering have been set to display: /COM，Structural

（2）定义单元类型、几何参数和材料常数。/PREP7

!进入前处理器

ET,1,PLANE42

!设置实体单元类型，用于模拟围岩 KEYOPT,1,1,0 KEYOPT,1,2,0 KEYOPT,1,3,2

!设置为平面应变模式 KEYOPT,1,5,0 KEYOPT,1,6,0 ET，2，BEAM3

!设置梁单元类型，用于模拟临时支撑，连续墙和隧道衬砌结构 R,1,0.2, 6.67 e-4,0.2, , , ，!设置梁单元几何常数（连续墙）

R,2,0.108, 1.2 e-5,0.003, , , ，!设置梁单元几何常数（临时支撑）R,3,0.5, 1.0417 e-2,0.5, , , ，!设置梁单元几何常数（隧道衬砌结构）MPTEMP，，，,，MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1，0.008e9!输入弹性模量（围岩）MPDATA,PRXY,1，0.38

!输入泊松比（围岩）MPDATA,DENS,1，1800

!输入密度（围岩）

TB,DP,1，，!采用DP准则进行弹塑性分析 TBMODIF,1,1,0.04e6

!输入凝聚力（围岩）TBMODIF,1,2,15.8

!输入摩擦角（围岩）TBMODIF,1,3，MPDATA,EX,2，25.5e9

!输入弹性模量（地下连续墙）MPDATA,PRXY,2，0.2

!输入泊松比（地下连续墙）MPDATA,DENS,2，2500

!输入密度（地下连续墙）MPDATA,EX,3，200e9

!输入弹性模量（临时支撑）MPDATA,PRXY,3，0.3

!输入泊松比（临时支撑）

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

MPDATA,DENS,3，7800

MPDATA,EX,4，200e9

MPDATA,PRXY,4，0.3

MPDATA,DENS,4，7800

SAVE

!输入密度（临时支撑）

!输入弹性模量（隧道衬砌结构）!输入泊松比（隧道衬砌结构）!输入密度（隧道衬砌结构）!保存数据库

1．建立几何模型

（1）创建关键点。

K, ,0,0,0，K, ,-2.6,0,0，K, ,2.6,0,0, K, ,2.6,3,0, K, ,-2.6,3,0，K, ,-2.6,5.5,0，K, ,2.6,5.5,0，K, ,2.6,8,0, K, ,-2.6,8,0，K, ,-2.6,10.5,0，K, ,2.6,10.5,0, K, ,2.6,-9.5,0，K, ,-2.6,-9.5,0，K, ,-20,-9.5,0, K, ,20,-9.5,0，K, ,20,0,0, K, ,-20,0,0, K, ,-20,3,0, K, ,20,3,0, K, ,20,5.5,0，K, ,-20,5.5,0，K, ,-20,8,0, K, ,20,8,0, K, ,20,10.5,0，K, ,-20,10.5,0，SAVE

（2）创建线。

LSTR，2, LSTR，3, LSTR，4, LSTR，7, LSTR，6, LSTR，5, LSTR，5, LSTR，7, LSTR，8，11 LSTR，10, 创建关键点，共25个

以上6个点为隧道周围关键点

以上6个点为地下连续墙上的关键点 以上12个点为左右边界上的关键点 保存数据库

通过两关键点画直线，共38条线 以上6条线为隧道上的线 为隧道中的横撑线！

！！

！

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

LSTR，9，LSTR，2，LSTR，12,!以上6条线为地下连续墙上的线 LSTR，9，LSTR，10，LSTR，14，LSTR，13，LSTR，12，LSTR，15，LSTR，16，LSTR，19，LSTR，20，23

LSTR，23，24

LSTR，24，LSTR，10，25

LSTR，25，22

LSTR，22，21

LSTR，21，18!以上15条线隧道计算边界上的 LSTR，18，LSTR，17，LSTR，17，LSTR，18，LSTR，21，LSTR，22，LSTR，8，23

LSTR，7，LSTR，4，19

LSTR，3，16!以上10条线为区域分割线 /PNUM,KP,0

!不显示关键点编号 /PNUM,LINE,1

!显示线编号 /PNUM,AREA,0

!不显示面编号 /PNUM,VOLU,0

!不显示体编号 /PNUM,NODE,0

!不显示节点编号 /PNUM,ELEM,0

!不显示单元编号 /REPLOT

!重新绘制

LPLOT

!绘制线图，带编号，如图8-30所示。SAVE

!保存数据库

（3）创建面。本次的计算区域为横向130m，竖向为60m，即左右两侧计算边界为4倍左右双线隧道总跨度，下部边界为2倍隧道总高度。Al, 1，2，7，6，!采用线创建面，依次创建15个面 Al, 3，4，5，7，!以上2个面为隧道所在的面 Al, 4，8，14，11，Al, 9，15，10，14，!以上2个面为明挖土体所在的面 Al, 17，13，1，12，!为隧道下方面

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

Al, 10，25，26，34，Al, 11，34，27，33，Al, 5，33，28，32，Al, 6，32，29，31，Al, 12，31，30，16，!以上5个面为左侧边界面 Al, 9，35, ，24，Al, 8，36，22，35，Al, 3，37，21，36，Al, 2，38，20，37，Al, 13，18，19，38，!以上5个面为右侧边界面 /PNUM,KP,0

/PNUM,LINE,0 /PNUM,AREA,1 APLOT

!绘制带编号的面, 生成的面如图8-31所示。SAVE

!保存数据, 2．创建网格模型

（1）设置线被划分的单元数。设置好后如图8-32所示

lesize,2,3,1,4，，,1

!设置单元大小, 即线L2和L3被划分成4个单元 lesize,5,6,1,4，，,1

!设置单元大小, 即线L5和L6被划分成4个单元 lesize,20,21,1,4，，,1

!设置单元大小, 即线L20和L21被划分成4个单元 lesize,28,29,1,4，，,1

!设置单元大小, 即线L28和L29被划分成4个单元 lesize,8,11,1,3，，,1

!设置单元大小, 即线L8～L11被划分成3个单元 lesize,22,23,1,3，，,1

!设置单元大小, 即线L22和L23被划分成3个单元 lesize,26,27,1,3，，,1

!设置单元大小, 即线L26和L27被划分成3个单元 lesize,1,7,3,6，，,1

!设置单元大小, 即线L1、L4、L 7被划分成6个单元

lesize,12,15,1,6，，,1

!设置单元大小, 即线L12～L15被划分成6个单元 lesize,17,19,2,6，，,1

!设置单元大小, 即线L17和L19被划分成6个单元 lesize,30, , ,6，，,1

!设置单元大小, 即线L30被划分成6个单元

lesize,18,25,7,12，，,2

!设置单元大小, 即线L18和L25被划分成12个单元

lesize,35,38,1,12，，,2

!设置单元大小, 即线L35～L38被划分成12个单元 lesize,16,24,8,12，，,0.5

!设置单元大小, 即线L16和L24被划分成12个单元 lesize,31,34,1,12，，,0.5

!设置单元大小, 即线L31～L34被划分成12个单元 /PNUM,LINE,1

!显示线编号

LPLOT

!绘制线图，带编号和单元数。SAVE

!保存数据

（2）将所有面划分单元。其单元图如图8-33所示。TYPE，!设置将要创建单元的类型 MAT，!设置将要创建单元的材料

REAL，!设置将要创建单元的几何常数

amesh,1,15,1

!划分面1～15，选择的是模拟围岩的plane42单元

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

/PNUM,TABN,0

!设置单元显示 /PNUM,ELEM,1

!以彩色的方式显示单元 /REPLOT

!更新绘图区 Eplot

!在绘图区绘制单元 SAVE

!保存数据

（3）创建模拟地下连续墙的梁单元。其单元图如图8-34所示。TYPE，!设置将要创建单元的类型 MAT，REAL，E,88,94

E, 94,95 E, 95,64 E, 64,65 E, 65,66 E, 66,40 E, 40,46 E, 46,47 E,47 ,48 E, 48,12 E, 12,18 E, 18,19 E, 19,20 E, 20,1 E, 1,118 E, 118,119 E, 119,120 E,120 ,121 E, 121,122 E, 122,106

E, 107,113 E, 113,114 E,114 ,115 E, 115,116 E, 116,117 E, 117,2 E, 2,9 E, 9,10 E, 10,11 E, 11,8 E, 8,37 E, 37,38 E, 38,39 E, 39,36 E, 36,73 E, 73,74 2

!设置将要创建单元的材料

!设置将要创建单元的几何常数!通过两个节点创建梁单元!以上为左侧地下连续墙所有梁单元

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

E, 74,67 E, 67,86 E, 86,87 E, 87,85

!以上为右侧地下连续墙所有梁单元 SAVE

!保存数据

（4）创建模拟横支撑的梁单元，其单元图如图8-34所示。YPE，!设置将要创建的单元类型 MAT，!设置将要创建的单元材料 REAL，!设置将要创建的单元实常数 E, 88,89

!通过两个关键点创建梁单元 E, 89,90 E, 90,91 E, 91,92 E, 92,93 E, 93,85

!以上为上侧第一道横撑梁单元 E, 64,68 E, 68,69 E, 69,70 E, 70,71 E, 71,72 E, 72,67

!以上为第二道横撑梁单元 SAVE

!保存数据

（5）创建模拟隧道衬砌结构的梁单元，其单元图如图8-34所示。TYPE，!设置将要创建的单元类型 MAT，!设置将要创建的单元材料 REAL，!设置将要创建的单元实常数 E, 1,3

!通过两个关键点创建梁单元 E, 3,4 E, 4,5 E, 5,6 E, 6,7 E, 7,2

!以上为创建底板梁单元 E, 2,9 E, 9,10 E, 10,11 E, 11,8 E, 8,37 E, 37,38 E, 38,39 E, 39,36

!以上为创建右侧板梁单元 E, 36,41 E, 41,42 E, 42,43 E, 43,44

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

E, 44,45 E, 45,40

!以上为创建顶板梁单元 E, 40,46 E, 46,47 E, 47,48 E, 48,12 E, 12,18 E, 18,19 E, 19,20 E, 20,1

!以上为创建左侧板梁单元 Finish

!返回上级目录

SAVE

!保存数据

8.2.2 加载与自重应力场模拟

主要介绍加载、自重应力场求解和后处理。

1．加载

（1）施加位移约束，对两侧边界各节点施加“Ux”方向约束，对底侧边界各节点施加“Uy”方向约束，而顶面为自由边界。/SOL

!进入求解器 NSEL,S,LOC,X,-20.1,-19.9 NSEL,A,LOC,X,19.9,20.1

d,all,ux,0

!在选择的节点上施加“Ux”约束 Allsel

!选择所有内容 NSEL,S,LOC,Y,-9.55,-9.45 d,all,uy,0

!在选择的节点上施加“Uy”约束

（2）施加重力加速度。

ACEL, 0, 10, 0，!在Y方向施加重力加速度

SAVE

!施加了位移约束和自重应力场后如图8-35所示。

2．自重应力场求解

NROPT, FULL, ，!采用全牛顿－拉普森法进行求解 NLGEOM,1

!设置大位移求解方式

NSUBST,500,500,200

设置求解步，子步为500，最多为500，最少为200 ESEL,U,TYPE，1

!步选择1类单元，即围岩平面单元

Ekill,all

!对选择的单元给予“死属性”，即杀死所有梁单元 Allsel

!选择所有内容 Solve

!求解计算

Finish

!求解结束返回Main Menu 主菜单 SAVE

!保存所有数据

3．自重应力场后处理

（1）列出竖向位移和应力，水平应力和变形图，如图8-36～图8-39所示。

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

/POST1

!进入后处理器 PLNSOL,U,Y,0,1

!绘制竖向位移 PLNSOL,S,Y,0,1

!绘制竖向应力

PLNSOL,S,X,0,1

!绘制水平方向应力 PLDISP,1

!绘制变形图 SAVE

!保存数据

（2）节点力计算。Allsel

!选择所有内容 ESEL,S, , ,121

!选择121单元 ESEL,S, , ,133 ESEL,S, , ,145!人工手动选择开挖土体周围的一圈单元，如图8-40所示 NFORCE,ALL

!对选择的节点求解节点力 Finish

!返回上级目录 SAVE

!保存数据

8.2.3 施工过程仿真分析

1．开挖土体I模拟分析

（1）重启动后，开挖土体I。

/SOL

!进入求解器 Allsel

!选择所有内容 ANTYPE，REST,1,202,0

!重新启动求解器 ASEL,S, , ，!选择土体I面

ESLA,R

!选择土体I面上部分土体单元 Ekill,all

!对选择的单元给予“死属性” SAVE

!保存数据

（2）进行地下连续墙的施工，即激活左右连续墙上的所有梁单元。Allsel

!选择所有内容 ESEL,U,TYPE，1

!不选择1类单元

Ekill,all

!对选择的单元给予“死属性” ESEL,S,TYPE，2

!选择2类单元

Ealive,all

!对选择的单元给予“死属性” SAVE

!保存数据

（3）进行第一道横支撑施加，即激活横撑A上的所有梁单元。Allsel

!选择所有内容 lsel,s，,15，，!选择梁单元所在的线 NSLL,R,1

!选择线上的节点 ESLN,R,1

!选择节点上的单元 ESEL,R,TYPE，3

!选择3类单元

Ealive,all

!对选择的单元给予“生属性” Allsel

!选择所有内容

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

SAVE

!保存数据

（4）节点力施加，加上节点力和位移边界条件后的模型如图8-41所示。f, 64 ,fx, 9553

!施加X方向集中力 f, 64 ,fy, 0.1950E+05

!施加Y方向集中力 f, 67 ,fx,-9553 f, 67 ,fy, 0.1950E+05 f, 68 ,fx, 0.9725E-02 f, 68 ,fy, 0.3900E+05 f, 69 ,fx, 0.8117E-02 f, 69 ,fy, 0.3900E+05 f, 70 ,fx,-0.1091E-10 f, 70 ,fy, 0.3900E+05 f, 71 ,fx,-0.8117E-02 f, 71 ,fy, 0.3900E+05 f, 72 ,fx,-0.9725E-02 f, 72 ,fy, 0.3900E+05 f, 85 ,fx,-1914 f, 85 ,fy,-0.1154E-01 f, 86 ,fx,-0.1529E+05 f, 86 ,fy,-0.1186 f, 87 ,fx,-7652 f, 87 ,fy,-0.6415E-01 f, 88 ,fx, 1914 f, 88 ,fy,-0.1154E-01 f, 94 ,fx, 7652 f, 94 ,fy,-0.6415E-01 f, 95 ,fx, 0.1529E+05 f, 95 ,fy,-0.1186 SAVE

!保存数据

（5）求解计算。

Allsel

!选择所有内容 Solve

!求解计算

Finish

!求解结束返回Main Menu 主菜单 SAVE

!保存数据

（6）后处理，两个方向的应力和位移，如图8-42～图8-48所示。/post1 PLNSOL,U,X,0,1

!X方向位移 PLNSOL,U,Y,0,1

!Y方向位移 PLNSOL,S,X,0,1

!X方向应力 PLNSOL,S,Y,0,1

!Y方向应力

ETABLE, ,SMISC,1

!创建梁单元内力表 ETABLE, ,SMISC, 7

ETABLE, ,SMISC, 2

ETABLE, ,SMISC,8

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

ETABLE, ,SMISC,6 ETABLE, ,SMISC,12

ESEL,S,LIVE

!选择“属性为活”的单元

ESEL,U,TYPE，1

!不选择单元类型为1的所有单元 /REPLOT

!从新绘制图形

PLLS,SMIS1,SMIS7,0.4,0!画轴力图，显示比例为0.4 PLLS,SMIS2,SMIS8,0.6,0!画剪力图，显示比例为0.6 PLLS,SMIS6,SMIS12,1.0,0!画弯矩图，显示比例为1.0（7）计算下一步开挖计算所施加的节点力，如图8-49所示。ESEL,S, , ，!人工手动选择开挖土体周围的一圈单元。NFORCE,ALL

!对选择的节点求解节点力 FINISH

!求解结束返回Main Menu 主菜单

2．开挖土体II模拟分析

（1）重启动后，开挖土体II。/SOL

!进入求解器 Allsel

!选择所有内容 ANTYPE，REST,2,202,0

!重新启动求解器 ASEL,S, , ，3,4,1

!选择土体I和II面

ESLA,R

!选择土体I和II面上部分土体单元 Ekill,all

!对选择的单元给予“死属性” SAVE

!保存数据

（2）进行地下连续墙的施工，每次都必须进行此步操作，即激活左右连续墙上的所有梁单元。

Allsel

!选择所有内容 ESEL,U,TYPE，1

!不选择1类单元 Ekill,all

!对选择的单元给予“死属性” ESEL,S,TYPE，2

!选择2类单元 Ealive,all

!对选择的单元给予“死属性” SAVE

!保存数据

（3）进行第一和第二道横支撑施加，即激活横撑A和B上的所有梁单元。Allsel

!选择所有内容 lsel,s，,14,15,1，!选择梁单元所在的线 NSLL,R,1

!选择线上的节点 ESLN,R,1

!选择节点上的单元 ESEL,R,TYPE，3

!选择3类单元 Ealive,all

!对选择的单元给予“生属性” Allsel

!选择所有内容 SAVE

!保存数据

（4）节点力施加，加上节点力和位移边界条件后的模型如图8-50所示。f, 74 ,fx,-0.2348E+05

!施加X方向集中力 f, 74 ,fy,-848.5

!施加Y方向集中力

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

f, 36 ,fx,-3665 f, 36 ,fy, 0.4196E+05 f, 40 ,fx, 3665 f, 40 ,fy, 0.4196E+05 f, 41 ,fx, 0.2423E+05 f, 41 ,fy, 0.5283E+05 f, 42 ,fx, 0.1337E+05 f, 42 ,fy, 0.3828E+05 f, 43 ,fx, 0.1091E-10 f, 43 ,fy, 0.3320E+05 f, 44 ,fx,-0.1337E+05 f, 44 ,fy, 0.3828E+05 f, 45 ,fx,-0.2423E+05 f, 45 ,fy, 0.5283E+05 f, 64 ,fx, 0.1664E+05 f, 64 ,fy,-522.7 f, 65 ,fx, 0.2348E+05 f, 65 ,fy,-848.5 f, 66 ,fx, 0.3095E+05 f, 66 ,fy,-1149 f, 67 ,fx,-0.1664E+05 f, 67 ,fy,-522.7 f, 73 ,fx,-0.3095E+05 f, 73 ,fy,-1149 SAVE

!保存数据

（5）求解计算。

Allsel

!选择所有内容 Solve

!求解计算 Finish

!求解结束返回Main Menu主菜单 SAVE

!保存数据

（6）后处理，两个方向的应力和位移，如图8-51～图8-61所示。/post1 PLNSOL,U,X,0,1

!X方向位移 PLNSOL,U,Y,0,1

!Y方向位移 PLNSOL,S,X,0,1

!X方向应力 PLNSOL,S,Y,0,1

!Y方向应力 PLNSOL,S,1,0,1

!第一主应力 PLNSOL,S,3,0,1

!第三主应力 PLNSOL,S,EQV,0,1

!等效应力 PLNSOL,EPPL,EQV,0,1

!塑性应变

ETABLE, ,SMISC,1

!创建梁单元内力表 ETABLE, ,SMISC, 7

ETABLE, ,SMISC, 2

ETABLE, ,SMISC,8

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

ETABLE, ,SMISC,6 ETABLE, ,SMISC,12

ESEL,S,LIVE

!选择“属性为活”的单元

ESEL,U,TYPE，1

!不选择单元类型为1的所有单元 /REPLOT

!从新绘制图形

PLLS,SMIS1,SMIS7,0.5,0

!画轴力图，显示比例为0.5 PLLS,SMIS2,SMIS8,0.8,0

!画剪力图，显示比例为0.8 PLLS,SMIS6,SMIS12,0.8,0

!画弯矩图，显示比例为0.8 SAVE

!保存数据

（7）计算下一步开挖所施加的节点力，如图8-62所示。ESEL,S, , ，!人工手动选择开挖土体周围的一圈单元。NFORCE,ALL

!对选择的节点求解节点力 FINISH

!求解结束返回Main Menu 主菜单 SAVE

!保存数据

3．开挖土体III模拟分析

（1）重启动后，开挖土体III。/SOL

!进入求解器 Allsel

!选择所有内容 ANTYPE，REST,3,202,0

!重新启动求解器 ASEL,S, , ，2,4,1

!选择土体I、II和III面

ESLA,R

!选择土体面上部分土体单元 Ekill,all

!对选择的单元给予“死属性” SAVE

!保存数据

（2）进行地下连续墙的施工，每次都必须进行此步操作，即激活左右连续墙上的所有梁单元。

Allsel

!选择所有内容 ESEL,U,TYPE，1

!不选择1类单元

Ekill,all

!对选择的单元给予“死属性” ESEL,S,TYPE，2

!选择2类单元

Ealive,all

!对选择的单元给予“死属性” SAVE

!保存数据

（3）施加横支撑施加，即激活横撑A、B和C上的所有梁单元。Allsel

!选择所有内容

lsel,s，,14,15,1，!选择梁单元所在的线 lsel,a，,4, ， NSLL,R,1

!选择线上的节点 ESLN,R,1

!选择节点上的单元 ESEL,R,TYPE，3,4,1

!选择3类和4类单元

Ealive,all

!对选择的单元给予“生属性” Allsel

!选择所有内容 SAVE

!保存数据

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

（4）节点力施加，加上节点力和位移边界条件后的模型如图8-63所示。f, 8 ,fx, 1867

!施加X方向集中力 f, 8 ,fy, 0.6658E+05

!施加Y方向集中力 f, 12 ,fx,-1867 f, 12 ,fy, 0.6658E+05 f, 13 ,fx,-0.4153E+05 f, 13 ,fy, 0.6207E+05 f, 14 ,fx,-0.2263E+05 f, 14 ,fy, 0.4764E+05 f, 15 ,fx,-0.2547E-10 f, 15 ,fy, 0.3937E+05 f, 16 ,fx, 0.2263E+05 f, 16 ,fy, 0.4764E+05 f, 17 ,fx, 0.4153E+05 f, 17 ,fy, 0.6207E+05 f, 36 ,fx,-0.2767E+05 f, 36 ,fy,-950.2 f, 37 ,fx,-0.4000E+05 f, 37 ,fy,-1579 f, 38 ,fx,-0.3512E+05 f, 38 ,fy,-1444 f, 39 ,fx,-0.2999E+05 f, 39 ,fy,-1251 f, 40 ,fx, 0.2767E+05 f, 40 ,fy,-950.2 f, 46 ,fx, 0.2999E+05 f, 46 ,fy,-1251 f, 47 ,fx, 0.3512E+05 f, 47 ,fy,-1444 f, 48 ,fx, 0.4000E+05 f, 48 ,fy,-1579 SAVE

!保存数据

（5）求解计算。

Allsel

!选择所有内容 Solve

!求解计算

Finish

!求解结束返回Main Menu 主菜单

（6）后处理，两个方向的应力和位移，如图8-64～图8-70所示。/post1 PLNSOL,U,X,0,1

!X方向位移 PLNSOL,U,Y,0,1

!Y方向位移 PLNSOL,S,X,0,1

!X方向应力 PLNSOL,S,Y,0,1

!Y方向应力

ETABLE, ,SMISC,1

!创建梁单元内力表 ETABLE, ,SMISC, 7

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

ETABLE, ,SMISC, 2

ETABLE, ,SMISC,8 ETABLE, ,SMISC,6 ETABLE, ,SMISC,12

ESEL,S,LIVE

!选择“属性为活”的单元

ESEL,U,TYPE，1

!不选择单元类型为1的所有单元 /REPLOT

!从新绘制图形

PLLS,SMIS1,SMIS7,0.5,0!画轴力图，显示比例为0.5 PLLS,SMIS2,SMIS8,0.8,0!画剪力图，显示比例为0.8 PLLS,SMIS6,SMIS12,0.8,0!画弯矩图，显示比例为0.8 SAVE

!保存数据

（7）计算下一步开挖计算所施加的节点力，如图8-71所示。ESEL,S, , ，!人工手动选择开挖土体周围的一圈单元。NFORCE,ALL

!对选择的节点求解节点力

FINISH

!求解结束返回Main Menu 主菜单 SAVE

!保存数据

4．开挖土体IV模拟分析

（1）重启动后，开挖土体IV。/SOL

!进入求解器 Allsel

!选择所有内容 ANTYPE，REST,4,205,0

!重新启动求解器 ASEL,S, , ，1,4,1

!选择土体I、II、III和IV面 ESLA,R

!选择土体面上部分土体单元 Ekill,all

!对选择的单元给予“死属性” SAVE

!保存数据

（2）进行地下连续墙的施工，每次都必须进行此步操作，即激活左右连续墙上的所有梁单元。

Allsel

!选择所有内容 ESEL,U,TYPE，1

!不选择1类单元

Ekill,all

!对选择的单元给予“死属性” ESEL,S,TYPE，2

!选择2类单元

Ealive,all

!对选择的单元给予“死属性” SAVE

!保存数据

（3）施加横支撑施加，即激活横撑隧道衬砌上的所有梁单元。Allsel

!选择所有内容

lsel,s，,14,15,1，!选择梁单元所在的线

lsel,a，,1,6 ,1，!选择隧道梁单元所在的线 NSLL,R,1

!选择线上的节点 ESLN,R,1

!选择节点上的单元 ESEL,R,TYPE，3,4,1

!选择3类和4类单元

Ealive,all

!对选择的单元给予“生属性”

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

Allsel

!选择所有内容 SAVE

!保存数据

（4）节点力施加，加上节点力和位移边界条件后的模型如图8-72所示。f, 1 ,fx, 2208

!施加X方向集中力 f, 1 ,fy, 0.1171E+06

!施加Y方向集中力 f, 2 ,fx,-2208 f, 2 ,fy, 0.1171E+06 f, 3 ,fx,-0.5714E+05 f, 3 ,fy, 0.9567E+05 f, 4 ,fx,-0.3034E+05 f, 4 ,fy, 0.6694E+05 f, 5 ,fx,-0.4802E-09 f, 5 ,fy, 0.5783E+05 f, 6 ,fx, 0.3034E+05 f, 6 ,fy, 0.6694E+05 f, 7 ,fx, 0.5714E+05 f, 7 ,fy, 0.9567E+05 f, 8 ,fx,-0.4025E+05 f, 8 ,fy,-1013 f, 9 ,fx,-0.6896E+05 f, 9 ,fy,-2785 f, 10 ,fx,-0.6051E+05 f, 10 ,fy,-2502 f, 11 ,fx,-0.5164E+05 f, 11 ,fy,-1949 f, 12 ,fx, 0.4025E+05 f, 12 ,fy,-1013 f, 18 ,fx, 0.5164E+05 f, 18 ,fy,-1949 f, 19 ,fx, 0.6051E+05 f, 19 ,fy,-2502 f, 20 ,fx, 0.6896E+05 f, 20 ,fy,-2785 SAVE

!保存数据

（5）求解计算。

Allsel

!选择所有内容 Solve

!求解计算

Finish

!求解结束返回Main Menu 主菜单

（6）后处理，两个方向的应力和位移，如图8-73～图8-86所示。/post1 ESEL,S,LIVE

!选择“属性为活”的单元 PLNSOL,U,X,0,1

!X方向位移 PLNSOL,U,Y,0,1

!Y方向位移 PLNSOL,S,X,0,1

!X方向应力

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

PLNSOL,S,Y,0,1

!Y方向应力 PLNSOL,S,1,0,1

!第一主应力 PLNSOL,S,3,0,1

!第三主应力 PLNSOL,S,EQV,0,1

!等效应力 PLNSOL,EPPL,EQV,0,1

!塑性应变

ETABLE, ,SMISC,1

!创建梁单元内力表 ETABLE, ,SMISC, 7

ETABLE, ,SMISC, 2

ETABLE, ,SMISC,8 ETABLE, ,SMISC,6 ETABLE, ,SMISC,12

ESEL,S,LIVE

!选择“属性为活”的单元 ESEL,U,TYPE，1,4,3

!不选择单元类型为1和4 /REPLOT

!从新绘制图形

PLLS,SMIS1,SMIS7,0.5,0

!画轴力图，连续墙和横撑 PLLS,SMIS2,SMIS8,1.0,0

!画剪力图，连续墙和横撑 PLLS,SMIS6,SMIS12,1.0,0

!画弯矩图，连续墙和横撑 Allsel

!选择所有元素

ESEL,S,LIVE

!选择“属性为活”的单元 ESEL,U,TYPE，1,3,1

!不选择单元类型为1~3 /REPLOT

!从新绘制图形

PLLS,SMIS1,SMIS7,0.5,0

!画轴力图，隧道衬砌结构 PLLS,SMIS2,SMIS8,0.5,0

!画剪力图，隧道衬砌结构 PLLS,SMIS6,SMIS12,-0.5,0

!画弯矩图，隧道衬砌结构 SAVE

!保存数据

5．回填土体II模拟分析

（1）重启动后，回填土体II。

/SOL

!进入求解器 Allsel

!选择所有内容 ANTYPE，REST,5,204,0

!重新启动求解器 ASEL,S, , ，4,，!选择土体I面

ASEL,a, , ，1,2,1

!选择土体III和IV面

ESLA,R

!选择土体面上部分土体单元 Ekill,all

!对选择的单元给予“死属性” SAVE

!保存数据

（2）进行地下连续墙的施工，每次都必须进行此步操作，即激活左右连续墙上的所有梁单元。

Allsel

!选择所有内容 ESEL,U,TYPE，1

!不选择1类单元 Ekill,all

!对选择的单元给予“死属性” ESEL,S,TYPE，2

!选择2类单元

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

Ealive,all

!对选择的单元给予“死属性” SAVE

!保存数据

（3）施加隧道衬砌，即激活横撑隧道衬砌上的所有梁单元。如图8-87所示。Allsel

!选择所有内容

lsel,s，,15, ,，!选择梁单元所在的线

lsel,a，,1,6 ,1，!选择隧道梁单元所在的线 NSLL,R,1

!选择线上的节点 ESLN,R,1

!选择节点上的单元 ESEL,R,TYPE，3,4,1

!选择3类和4类单元

Ealive,all

!对选择的单元给予“生属性” Allsel

!选择所有内容 SAVE

!保存数据

（4）求解计算。

Allsel

!选择所有内容 Solve

!求解计算

Finish

!求解结束返回Main Menu 主菜单

（5）后处理，两个方向的应力和位移，如图8-88～图8-97所示。/post1 ESEL,S,LIVE

!选择“属性为活”的单元 PLNSOL,U,X,0,1

!X方向位移 PLNSOL,U,Y,0,1

!Y方向位移 PLNSOL,S,X,0,1

!X方向应力 PLNSOL,S,Y,0,1

!Y方向应力

ETABLE, ,SMISC,1

!创建梁单元内力表 ETABLE, ,SMISC, 7

ETABLE, ,SMISC, 2

ETABLE, ,SMISC,8 ETABLE, ,SMISC,6 ETABLE, ,SMISC,12

ESEL,S,LIVE

!选择“属性为活”的单元 ESEL,U,TYPE，1,4,3

!不选择单元类型为1和4 /REPLOT

!从新绘制图形

PLLS,SMIS1,SMIS7,0.5,0!画轴力图，连续墙和横撑 PLLS,SMIS2,SMIS8,0.8,0!画剪力图，连续墙和横撑 PLLS,SMIS6,SMIS12,0.6,0!画弯矩图，连续墙和横撑 Allsel

!选择所有元素

ESEL,S,LIVE

!选择“属性为活”的单元 ESEL,U,TYPE，1,3,1

!不选择单元类型为1~3 /REPLOT

!从新绘制图形

PLLS,SMIS1,SMIS7,0.5,0!画轴力图，隧道衬砌结构 PLLS,SMIS2,SMIS8,0.8,0!画剪力图，隧道衬砌结构 PLLS,SMIS6,SMIS12,-0.6,0!画弯矩图，隧道衬砌结构

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

SAVE

!保存数据

6．回填土体I模拟分析

（1）重启动后，回填土体I。/SOL

!进入求解器 Allsel

!选择所有内容 ANTYPE，REST,6,204,0

!重新启动求解器

ASEL,S, , ，1,2,1

!选择土体III和IV面

ESLA,R

!选择土体面上部分土体单元 Ekill,all

!对选择的单元给予“死属性” SAVE

!保存数据

（2）进行地下连续墙的施工，每次都必须进行此步操作，即激活左右连续墙上的所有梁单元。

Allsel

!选择所有内容 ESEL,U,TYPE，1

!不选择1类单元

Ekill,all

!对选择的单元给予“死属性” ESEL,S,TYPE，2

!选择2类单元

Ealive,all

!对选择的单元给予“死属性”

（3）施加隧道衬砌，即激活隧道衬砌上的所有梁单元。Allsel

!选择所有内容

lsel,s，,1,6 ,1，!选择隧道梁单元所在的线 NSLL,R,1

!选择线上的节点 ESLN,R,1

!选择节点上的单元 ESEL,R,TYPE，4,，!选择4类单元

Ealive,all

!对选择的单元给予“生属性” Allsel

!选择所有内容 SAVE

!保存数据

（4）地面荷载施加，加上节点力和位移边界条件后的模型如图8-98所示。FLST,2,31,1,ORDE,8

FITEM,2,85

FITEM,2,88

FITEM,2,-93 FITEM,2,160 FITEM,2,163 FITEM,2,-173 FITEM,2,400 FITEM,2,-411 SF,P51X,PRES,-20000

!在地面节点上施加均布荷载为-20kN/m2（5）求解计算。

Allsel

!选择所有内容 Solve

!求解计算

Finish

!求解结束返回Main Menu 主菜单 SAVE

!保存数据

第1章 大型有限元软件ANSYS简介

（6）后处理，两个方向的应力和位移，如图8-99～图8-112所示。/post1 ESEL,S,LIVE

!选择“属性为活”的单元 PLNSOL,U,X,0,1

!X方向位移 PLNSOL,U,Y,0,1

!Y方向位移 PLNSOL,S,X,0,1

!X方向应力 PLNSOL,S,Y,0,1

!Y方向应力 PLNSOL,S,1,0,1

PLNSOL,S,3,0,1

PLNSOL,S,EQV,0,1

PLNSOL,EPPL,EQV,0,1

ETABLE, ,SMISC,1

ETABLE, ,SMISC, 7

ETABLE, ,SMISC, 2

ETABLE, ,SMISC,8 ETABLE, ,SMISC,6 ETABLE, ,SMISC,12

ESEL,S,LIVE

ESEL,U,TYPE，1,4,3

/REPLOT

PLLS,SMIS1,SMIS7,0.6,0

PLLS,SMIS2,SMIS8,1.0,0

PLLS,SMIS6,SMIS12,0.5,0

Allsel

ESEL,S,LIVE

ESEL,U,TYPE，1,3,1

/REPLOT

PLLS,SMIS1,SMIS7,0.6,0

PLLS,SMIS2,SMIS8,0.6,0

PLLS,SMIS6,SMIS12,-0.6,0 SAVE

!第一主应力

!第三主应力!等效应力!塑性应变

!创建梁单元内力表!选择“属性为活”的单元!不选择单元类型为1和4!从新绘制图形

!画轴力图，连续墙!画剪力图，连续墙!画弯矩图，连续墙

!选择所有元素

!选择“属性为活”的单元!不选择单元类型为1~3!重新绘制图形

!画轴力图，隧道衬砌结构!画剪力图，隧道衬砌结构

篇3：顶管和隧道暗挖施工技术分析

关键词：暗挖隧道,注浆止水,加固技术,地质条件

1 工程概况

右安门外站—北京南站矿山法区间位于北京市的西南角，南三环与南二环之间，本区间自右安门外站沿凉水河北岸向东，穿越开阳里西巷、开阳里东巷、开阳路与北京南站预留工程对接。

2 地质条件分析

1)拱部上方为圆砾、卵石层与粉土层界面，通过现场小导管打设观察到，拱顶距圆砾、卵石层厚10 cm～20 cm，拱顶两临界面土层土体稳定性差，易形成坍塌。

2)横通道开挖过程中揭露出:圆砾、卵石层上层滞水水量较大，达到3.5 m3/h。

3)拱部粉土层土体太薄，薄的粉土层无法起到隔水和稳定作用，并且在打设超前注浆管时易出现打通粉土层，导致粉土层破碎、坍塌，进而造成上层圆砾、卵石层形成灾害性塌方。

4)拱部上方为上层滞水界面，上层滞水丰富，上层滞水下渗，导致粉土层含水丰富，粉土层土体渗透性为中等，遇水极易软化、出现块状剥离性溃塌。

3 注浆加固工艺的确定

本注浆工程的要求是:1)止水，保证开挖时无渗水;2)加固，保证开挖时不出现塌方;3)工期紧，注浆时要求快速施工;4)注浆施工的造价适中。

目前在国内地下工程中，水平深孔注浆加固施工(垂直注浆除外)主要采用四种注浆工艺，分别是水平旋喷注浆、双重管注浆、水平袖阀管注浆和前进式注浆。经咨询各方及专家意见，选择水平袖阀管和前进式注浆工艺相结合的施工方案。

4 注浆设计

1)注浆加固范围。根据工程经验类比，隧道施工时沿隧道开挖方向每加固12 m时，开挖10 m，则为一个循环。注浆施工前掌子面需喷射10 cm～15 cm厚的混凝土封闭。

2)袖阀管注浆孔位布孔方式采用圆弧形布孔法，在隧道上半断面分布，每一个循环按梅花形设置2排，一共布置17根管，钻孔外插角6°。终孔间距按60 cm控制。

3)注浆参数。注浆材料采用普通硅酸盐水泥浆，袖阀管的套壳料采用普通水泥与普通膨润土掺配，配合比为水泥∶膨润土∶水=1∶2∶3，浆液的水灰比为(0.8～1.2)∶1，其他参数见表1。

5 组合注浆施工工艺施作过程

本段注浆施工历时74 d自2011年8月6日开始，至2011年10月20日结束，共完成8个循环81 m的注浆施工任务，每循环开挖施工时间5 d，注浆施工时间5 d。具体施工工艺如下。

5.1 施作止浆墙

注浆施工前的止浆墙采用C30混凝土喷射完成，厚度20 cm～25 cm，待停留3 h止浆墙上强度后，开始注浆施工。

5.2 前进式注浆施工

前进式注浆施工:注浆孔采用ZDY-1500钻机成孔，钻孔完毕后布设108 mm孔口管，孔口管长度82 cm，孔口管伸进土层内62 cm，外露20 cm，再进行前进式分段深孔注浆。

5.3 袖阀管注浆施工

采用前进式注浆施工将地层内的大量涌水控制后，再采用袖阀管注浆施工进行“精细”注浆，对前进式注浆的效果进行补充，达到组合注浆的设计效果。

袖阀管注浆工艺施工采取先注套壳料，再注水泥浆(水灰比0.8∶1～1∶1)。

6 数值分析

为了验证注浆加固效果，并预测加固后的地面沉降值和隧道拱顶及边墙的收敛情况，笔者对上述注浆加固施工进行了数值分析。

6.1 模型的建立

模型选取典型开挖断面作为研究对象，地表往下的地层依次为素填土、卵石层、砂层和基岩，隧道埋深12 m。为了消除边界的影响，模型边界取为隧道跨度的3倍，边界条件为底部Y方向固定，左右边界X方向固定，上部为自由面。对注浆效果的模拟则采取提高加固范围内土体的物理力学参数的方法，加固范围为拱顶120°内的区域。同时还在地表以及隧道拱顶和边墙位置分别设置了位移跟踪点，以便将记录的位移值和实际监测数据进行比对。

6.2 计算结果分析

图1，图2分别是注浆加固前后塑性区的分布情况，从图1，图2中可以看出，加固后不仅使隧道周围土体的受力状况得到改善，塑性区有所减小，更重要的是地表下方的塑性区范围也明显减小，从而对地表沉降起到了很好的控制作用，说明加固效果较为显著。

结果表明，加固前后的最大竖向位移均出现在地表，加固前的最大值为14 cm，加固后的最大值为8.4 cm，与加固前相比减小了约43%，拱顶的收敛值约减小了50%;左侧边墙的收敛值由加固前的3.9 cm减小为加固后的1.8 cm，减小幅度约为28%，右侧边墙的收敛值则由加固前的3.3 cm减小为加固后的1.8 cm，减小幅度约为45%，显示注浆对洞内的收敛也起到了较好的控制作用。

图3，图4分别为地面沉降实测值与模拟值以及拱顶收敛实测值与模拟值的对比结果。

从图3可以看出，模拟值较实测值要大，沉降速率也略大于实测值，这可能与隧道上覆地层的物理力学参数的取值有关;图4显示，拱顶收敛值与实测值非常接近，且收敛速率也极为近似，说明注浆加固效果与预期的基本吻合。

7 注浆效果评价与体会

1)通过开挖掌子面显示，浆液扩散，封堵了水流通道，达到了止水的目的。开挖过程中拱部土层稳定，未出现塌方，堵水效果较好。

2)数值模拟的结果较为客观的反映了注浆加固的实际效果，通过模拟值与实际监测值的对比分析发现，对地层进行注浆加固后，无论是地面沉降值还是洞内收敛值都有较为明显的下降，说明注浆加固的效果比较显著，对地层强度的提高贡献颇大。

3)本注浆工程再次说明，在施工地下工程过程中，选择合理的注浆堵水工艺，能确保地下工程中施工的安全和质量。

4)在8个注浆循环的施工过程中，遇到部分循环地层变化较大，为了能使注浆达到预期的效果，现场采用了增加袖阀管注浆孔的数量、提高注浆压力、增加袖阀管注浆的往复次数等方法，确保了施工质量。

参考文献

[1]刘百成.北京地铁十号线二重管无收缩双液注浆WSS工法施工技术[J].铁道建筑技术,2008(3):89-92.

[2]孔少波,王兴猛,张玉川.水平袖阀管深孔注浆在广州地铁的应用[J].现代隧道技术,2003(4):9-11.

篇4：地铁隧道浅埋暗挖施工技术分析

摘要：在我国地铁的建设过程之中，经常会用到浅埋暗挖法施工，其具有着施工难度小，独对地表场地占地少的特点，基于此，本文论述了在地铁车站之中如何应用浅埋暗挖法，并且不断促进其发展。

关键词：地铁隧道；浅埋暗挖；施工

引言

目前，我国各大城市都在大力发展地铁建设，地铁交通具有缓解交通拥堵、环保、安全、节能、运量大、准时等优点，地铁所到之处楼宇兴旺、经济繁荣。随着地铁建设的蓬勃发展，地铁施工技术也处于快速发展的阶段。在地铁施工中，若采用明挖大揭盖的方法，那么往往会对地面商业、交通造成了严重干扰，并会对环境造成破坏，而浅埋暗挖法以处理、加固软弱的地层为前提，在地下施行各种地下暗挖施工的方法，实践证明，施工效果较佳。

1、浅埋暗挖法施工技术概述

所谓浅埋暗挖技术也就是矿山法。在新奥法的基础上进行理论和原理的借鉴，再结合中国具体的工程条件，整合出一套较为完善的修建地铁隧道的理论以及操作方法。该方法和新奥法之间的区别主要在于，该方法更适用于开发城市的松散土介质围岩条件，隧道的直径要小于或者等于隧道埋深，在修建隧道的时候要采用较小的地表沉降。其有着突出的优势，就体现在不对城市交通产生影响，也不产生噪声和污染，且与各种尺寸与断面形式的隧道洞室相适合。可以边挖边浇注是浅埋暗挖技术的特点。

2、浅埋暗挖法工作原理分析

浅埋暗挖法工作原理是在新奥法原理基础上提出了新的信息化量测设计与施工理念，应用先柔后刚复合式衬砌新型支护结构，以全部承担基本荷载为基准设计初期支护，将二次模筑衬砌作为安全储备，前后两次支护共同承担特殊荷载。在实际施工中，须严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”十八字方针灵活运用这套工法。浅埋暗挖法常用在第四纪软弱地层的地下施工项目上，围岩本身欠缺稳固性，地表沉降极易导致围岩松散、变形。为避免此类现象出现，必须及时、适当地增加初期支护的刚度。在图1所示的特征曲线中，C点距离A点越近越好，距离越近，支护结构的承载力越强，可有效减少围岩的自承载。

图1围岩特征曲线和支护刚度曲线示意图

3、浅埋暗挖新技术在地铁隧道施工中的应用

3.1、施工方法

施工时应根据工程特点、围岩情况、环境要求以及本单位的技术水平等，选择适宜的开挖方法及掘进方式，必要时应通过试验段进行验证。施工中常用台阶法以及分部开挖法。山岭隧道常采用正台阶法；城市及附近地区的一般隧道采用上台阶分部开挖法或短台阶法；大断面的城市或山岭隧道采用中隔墙台阶法、单侧壁导坑法或双侧壁导坑法；城市地铁车站、地下停车场等多跨隧道多采用柱洞法、侧洞法或中洞法。浅埋隧道断面较大时不宜采用全断面开挖胧先采用掘进机或人工开挖。采用爆破开挖时应采用短进尺、弱爆破，必要时要对爆破振动进行监控爆破进尺一般不宜超过1.Om。

3.2、支护方式

施工时支护时间要尽可能提前皮护刚度也应适当加大，除必须选用适当的开挖方法、支护方式及施工工艺外还要对前方围岩条件进行改良及超前支护等，以控制地层沉降变形。支护设计分为三种：初期支护承受全部荷载二次支护（内层衬砌）仅作为安全储备。初期支护与二次支护共同承担荷载初期支护仅作为施工期间的临时支护，二次支护作为主要承载结构。施工时应将结构设计、施工方法及支护方式、辅助施工方法等进行综合研究并经试验段进行验证。在施工过程中根据量测数据不断进行改善。一般地质条件下，初期支护类型由喷、锚、钢架或格构架四种方式而组成不同的结构型式。

3.3、围堰导流

选用暗挖技术建设地铁隧道，既可以确保工程的顺利进行，也可以保证工程的质量，围堰导流就是其中的具体应用。由于该隧道工程受河水流的影响，在施工过程中需要先疏干上、下游围堰之间的存水，这样可以在一定程度上减少隧道拱顶土层的含水量，更加有助于施工，但是这里需要强调的是围堰导流的时间需要在特定的季节完成，最佳方案是在河流枯水期和暗挖隧道开挖前1个月左右施工，这样才可以确保围堰导流发挥其真正的功能，为地铁隧道建设的后期工作打下坚实基础。

双排小导管超前注浆加固在地铁隧道开挖到河道的加固段后，为了保证施工质量，在拱顶需要采用双排小导管超前注浆加固。超前下层小导管采用φ32的小导管，注浆也采用改性水玻璃浆液，至于超前上层小导管也与超前下层小导管相同，采用φ32的小导管，注浆采用超细水泥-水玻璃浆液，注浆加固固结范围外轮廓需要控制在2.0m左右，这样能够保证地铁隧道的安全。

合理控制回填注浆的压力在确定注浆材料后，便需要在一定压力下进行回填注浆，回填注浆需要克服管道阻力以及土体与初期支护之间的空隙阻力，如果注浆压力过大，很容易引起初期的支护变形。在回填注浆时常会采用注浆泵，注浆处的压力需要控制在0.3MPa ～ 0.4MPa，注意不能超过0.5MPa。

3.4、全断面帷幕注浆施工技术

注浆孔成孔。各注浆孔的长度、角度、精确位置可由设计来进行计算，施作注浆孔的顺序应为：先外后内、先上后下，一个注浆孔完成后，那么就要在第一时间内退出钻机，然后再安装注浆管，紧接着二次封闭工作面后再注浆。注浆。后退式分段注浆是最为常见的注浆方式，每完成一次退式分段注浆之前，都要填充加固所有注浆管。为了防止在注浆时出现隆起、裂纹，还应该封闭处理工作面（施行网喷混凝土）。

3.5、初次支衬回填注浆技术

因为混凝土自身质量与喷射混凝土密度所产生的影响，空洞可能于初次支衬与土体之间出现，地面沉降容易产生，从有效控制沉降的目的出发，就要进行灌浆钢管的预埋，梅花型要按照每道3～5 m设置在拱顶和拱脚的两侧。当仰拱成环之后，再开始背后回填灌浆，最好是选择水泥和水玻璃双液浆进行注浆液，可采用间歇式注浆来保证回填的密实度，同时，应交替进行注浆和静压。

3.6二衬施工技术分析

隧道的标准面的确定应采用定型的模板。要以直线段的施工进度和曲线段的半径影响为依据，按9 m+3 m的形式进行模板的设计，当于直线段开展衬砌施工之时，其长度控制在12 m，要进行曲线段施工时，施工应去掉3 m，而采用9 m的长度。其施工步骤具体是：基面处理——仰拱防水层施工——仰拱钢筋的绑扎——仰拱混凝土的浇筑——拱墙防水层的设计——拱墙防水层的绑扎——台车模板——拱部混凝土的浇筑；应用定型钢模板来进行混凝土浇筑仰拱，采用丝杠来连接中间，尽量达到净空。要以施工工序的相关要求为依据，可从两端一次向横通道方向开展二衬的施工，主要目的就是要保证正常开展运输和各个工序的施工。到最后，需要对防水层施工加以注意。应有一道防水层设置在初次支衬和二衬之间，一般應用的防水板应控制的厚度、长度和宽度分别为1.5 mm、3 m，和2 m。同时要把缓冲层留在防水板和初次支衬之间，无纺布要多使用。应于缓冲层做好一定数量暗钉圈的预设，以便能够焊接防水板。

4、结语

地铁作为城市中最为理想的交通方式，是未来城市交通的关键核心，其建设也是城市工程的重要项目。暗挖法技术的应用可以为环境复杂的地铁工程提供可行性，无论是地铁车站还是地下铁路隧道都可以采用暗挖法技术，这样既可以保证地铁施工的安全与质量，也可以控制施工的成本，这从经济角度来看具有积极意义。总之，在地下空间建设过程中，浅埋暗挖技术优势独特，并且与技术集合标准化设计和超前支护技术及新型防水技术有机结合，能够有利于施工质量的提高，也使地铁隧道施工安全有保障。

参考文献：

[1]王富强.城市地铁隧道浅埋暗挖法相关问题分析研究[D].北京交通大学，2010.

[2]郝忠院.地铁隧道浅埋暗挖法施工预加固技术及其应用研究[D].西安科技大学，2014.

篇5：回填土质暗挖隧道施工技术

摘要：回填土质地层是暗挖隧道施工中一种较难处理的特殊情况，施工过程中存在较大的风险。本文用某轨道交通工程施工实例针对回填土质暗挖隧道的施工技术进行了分析总结，可供以后类似回填土质隧道工程参考。

关键词：回填土；暗挖隧道；施工技术；施工方法

Abstract:Backfill soil stratum is a special case that is difficult to deal with in the construction of underground tunnel.There is a great risk in the construction process.This article analyzes and summarizes the construction technology of the backfill soil tunnel by using some rail transit project construction,for zhe following similar backfill soil tunnel engineering reference.Keywords:Backfill soil;Underground tunnel;Construction technology;Construction methods

一、引言

为解决城市发展与土地资源不足的矛盾，缓解城市交通阻塞，修建城市轨道交通日益受到我国重视。由于受环境的限制，轨道交通要在各种复杂的环境下修建大量隧道，隧道不可避免的存在要穿越城市发展过程中形成的回填土质地层。因此，研究回填土地质暗挖隧道施工技术有着重要意义。

二、工程概况

某轨道交通区间隧道全长1450.8m（K0+000~K0+1450.8）,其中区间隧道穿越回填土段及过渡段里程为：右线K0+638.1～K0+906.5（长268.4m），左线K0+637.5～K0+891.8（长254.3m）。隧道为单洞单线隧道，按新奥法原理设计，采用曲墙拱形结构（衬砌结构断面见图1），钻爆法施工，穿越回填土段及过渡段隧道主要围岩等级为Ⅵ级。回填土段素填土为人工填土，该土层广泛分布于沿线地表，主要由城区开发建设回填形成，抛填，堆填时间5～10年，填土厚度最厚达61.70m，大部分未经夯实、碾压处理，主要由砂岩、泥岩块碎石及黏性土组成，骨架颗粒粒径30～500mm，含量约20%～50%，结构松散～稍密，上部一般呈稍湿状，厚度较大地段的底部含地下水，呈湿润状，其厚度变化大，均匀性差，级配差，对钢结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性。回填土填方区原始地貌为一冲沟，且汇水面积较大，根据以往经验，在雨季或持续的降雨期间地下水位将大幅上升，水量也十分丰富。该隧道施工区域地面较为平整，地面标高为270.3～277.6m，隧道埋深拱顶以上33.1～39.7m，勘察期间地下水位标高高出拱顶3～8m。

图1：衬砌结构断面

三、施工方案

隧道穿越回填土段及过渡段地层在雨季时存在丰富的地下水，开挖前，采用管井法降水，降水井管直径为300mm，将水位降至隧道底标高以下2.0m。采用φ76自进式管棚、φ42小导管进行超前支护，提高围岩自稳能力，开挖采取保留核心土的短台阶法机械开挖施工，左、右线开挖错开30m以上，以避免相互影响。开挖施工遵循“短台阶、软弱地段预留核心土、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则。锚喷支护紧跟开挖工作面，其中过渡段采用型钢钢架初期支护，回填土段采用型钢钢架与格栅拱架双层初期支护，回填土段洞底采用钢管桩加固地基处理。待隧道初期支护的拱顶沉降、水平净空收敛等监测数据稳定后及时施做防水层和二衬衬砌结构。同时，隧道施工过程，施工方监测和第三方监测单位对周围重要的建（构）筑物、地面沉降及结构自身的受力、变形进行跟踪监测，做到信息化施工，根据监测结果对施工步骤及支护参数进行调整，做到安全可靠、防患于未然。

穿越回填土段隧道施工步序为：①、超前管棚、超前小导管施工；②、孤形导坑开挖，施作径向注浆管并注浆，施作第一层初期支护，打设锁脚锚管，施做下台阶超前小导管；③、开+挖下台阶，施作径向注浆管并注浆，施作下台阶第一层初期支护，钢架全环封闭，打设锁脚锚管；架设格栅拱架，施作第二层初期支护；④、施作隧底桩基础；⑤、铺设防水层，施作仰拱；⑥、铺设防水层，施作拱部及曲墙二次衬砌。

四、施工方法

（1）地表管井法降水。

管井法降水属于强制式降水，降水井布置沿线路走向在直接穿越填方区适当外延，即在K0+645.5～K0+855.5段进行布置，横向上则在隧道开挖轮廓线外侧12.0m布置。降水井的布置范围构成一个长条矩形，其长度为210.0m，宽度为46.0m，降水井布置示意图见图2。每口降水井采用内径为300mm外径为316mm的钢管井管（每根井管长度均为2.5m），井管采用丝扣连接。每口井的底部设置2.5m长的沉沙管，以保证抽水效果。其上设3根缠丝过滤管（缠丝条缝钢管、其缠丝间距3mm），长7.50m，剩余部分均为光壁管。另外，为了方便测量井内水位，在每口井的外侧布置直径为60mm的铝合金测管。降水范围内填方厚度36.20～61.7m，下伏基岩面沿轨道走向形成锅底状，设计将水位降至隧道底标高以下2.0m，即降至221.50m。抽水设备选用流量50m3/h、扬程不小于80m的潜水泵，泵头下置深度距井底约0.5～1.5m。降水采用管道排水，排水管采用φ100mm钢管直接从降水井排入沉淀池，每个沉淀池采用红砖砌筑，内外面1:2水泥砂浆抹面。沉淀池长4.5m，宽2.0m，深度1.2m，沿长度方向分隔成三个沉淀区，抽出来的水经三级沉淀后采用φ500mm钢塑复合管通过场区东侧的检查井排入管涵中。降水井采用GQ-15回旋工程钻机，泥浆护壁，回旋钻进成孔，施工工步骤共分为：钻孔→下井管→下测量管→回填砂砾→回填井口粘土→安装水泵及管道。降水井施工完成后，根据工期安排，为确保隧道施工时作业面呈疏干状态，应提前于隧道开挖前7～10天完成地表降水工作，达到降水目的，且必须保证抽水的连续性，不得长时间停顿。隧道全面贯通且二衬砼强度达到设计要求且建设各方书面同意后，方能停止降水。抽水过程中，做好抽水前后的水位、水量观测记录，同时注意对周边地面沉降变形的监测。

图2：降水井布置示意图（2）洞内桩基施工

隧道穿越回填段根据现场地质情况，采用桩基加固地基础处理。桩基为φ502mm钢管桩，钢管壁厚6mm，钢管四周留有φ100mm开孔，间距750mm，梅花形布置，内设6 22钢筋笼，钢管桩嵌岩深度为3m，桩基混凝土采用C40水下钢筋混凝土。桩基施工完成后，每根桩采用低应变法检测桩身完整性。

受隧道施工条件限制，根据隧道监控量测数据分析，在确保隧道安全的前提下，沿隧道里程方向以每节段10.4延米划分一个桩基施工区，每个施工区配制两台GQ-15工程钻机同时施工，每个机位一次性成桩，为防止破坏或扰动邻近桩基，采用隔桩施工方式。桩基隔桩施工布置图见图3。每根桩基施工工艺为：施工准备→测量放线→钻机就位→备制泥浆→钻进成孔→清孔验收→吊接钢管、钢筋笼→下导管→二次清孔→灌注水下混凝土→砼待强→成桩检测。每根桩基均埋设有φ57mm，壁厚为3mm的声测管，结合衬仰拱、拱墙施工条件，一般桩基混凝土待强14天后，检测桩身完整性。

图3:桩基隔桩施工布置图

(3)超前管棚

超前管棚采用T76自进式管棚（L=15m），每断面22根，环距0.6m，纵向10m一环。施工工艺流程：施工准备→测量放点→设备就位→安装自进式管棚→钻进→停钻接长管棚→继续钻进→管棚到位→撤掉钻机→注浆。管棚在洞内施工，为提供足够的操作空间，需要预留管棚工作室。采取提前爬高的方式开挖工作室，工作室比正常开挖断面扩大550mm，长度为5m，在二衬浇注时采用同标号砼回填工作室。钻进是自进式管棚施工的关键环节，能否保证钻进质量，直接影响的管棚的施工精度，导致管棚下沉侵限或交叉。钻机钻头直径为115mm，钻进方法及顺序如下：

1、钻进前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号，经方向仪量测，钻进方向和角度满足设计要求后方可开钻；

2、先低速低压，待钻孔进入3米后，再加速加压钻进；

3、钻进过程中要根据钻机定位定下基线，随时检查管棚方向和角度的变化，并要保证钻机不移位；

4、钻进过程中根据地质情况选择不同的钻头，普通稍软弱土层时可采用合金钻头钻进，根据钻进速度、司钻压力等情况判断所钻孔管段的地质情况，并作好施工记录，钻机钻进过程中如遇障碍物等异常情况，及时向技术人员反映，研究、制定处理措施；

5、管棚接长：15m长的管棚由3根4m和一节3m连接而成。在第一节管棚钻到位后，使用自进式管棚专用连接套连接第二节管棚，以此为循环继续完成钻进。管棚钻进到位后，锁紧卡钎器，反转钻机，将管棚从钻机连接套卸下，移开钻机，继续钻进安装下根管棚。管棚全部完成后，采用注浆机注浆填充钢管及钢管与孔壁间间隙，增加管棚的刚度，并沿孔壁形成一定的扩散范围。管棚施工完成后，将孔口封堵密实，管口拧上注浆嘴。注浆采取隔孔限量注浆的方法，控制浆液的扩散范围，注浆压力一般为0.5～2.0MPa，通过试用确定，正确掌握注浆压力和流量，不得随意改变，并认真做好注浆记录，正确记录压力和流量。注浆过程中发现漏浆或串浆，及时采取封堵、间歇注浆等措施，保证注浆质量，防止注浆事故。注浆时，将注浆管连接在注浆嘴上，打开闸阀，进行低压力注浆，当管棚及孔道内浆液填满后，适当加大压力，使孔内浆液向孔壁外地层扩散一定范围。达到设计注浆量后，停注2min，然后关闭闸阀，拆掉注浆管继续下一孔注浆，注浆结束后检查注浆质量，达不到设计要求者需补孔重注。

(4)超前小导管

超前注浆小导管采用长3.5m、φ42×3.5mm热轧无缝钢管、环距0.6m×纵距1m。先搭设作业台架，再采用风钻钻孔，钻孔直径为60mm，孔深度比导管插入长度约深2～3cm，外插脚5～10°。钢管由专用顶头顶进，顶进钻孔长度不小于90%管长。钢管末端焊设挡圈并用胶泥麻筋缠箍成楔形，以便钢管顶进孔后其外壁与孔岩壁间隙堵塞严密。钢管尾部外露足够长度，并与钢拱架焊接在一起。小导管注浆前进行压水试验，检查导管孔口是否达到密闭标准、机械设备是否正常，检查无误后，采用水泥砂浆，水灰比为1：0.4～1:0.6，注浆压力为0.5～1MPa，在注浆过程中，浆液应保持准确比例，不断搅动，每孔注浆量达到设计注浆量且注浆压力达到设计终压时，继续注浆两分钟待管口有浆液流出后结束，等初凝后第二次注浆，保证孔内注浆饱满。注浆时，间隔进行，以保证浆液扩散效果，并做好注浆记录。

(5)洞身开挖与初期支护

洞身开挖采用台阶法预留核心土环形开挖施工，上部环形导坑及边墙导坑以挖掘机开挖为主，辅以人工风镐开挖，开挖后及时喷射砼封闭岩面，并架设型钢钢架喷射砼完成初期支护。上环形导坑出碴由挖掘机扒碴至下半断面后，利用侧卸装载机装入自卸汽车运走，上断面扒碴用人工配合，下部侧墙及核心土开挖方法采用机械辅以人工，核心土开挖后立即施工仰拱钢架及喷射砼衬期支护，使初期支护尽早封闭成环。各部分开挖时，钢架设计加工尽量与开挖轮廓吻合，支护尽量圆顺，从而减小应力集中。左、右边墙导坑交错施工，不得两边同时开挖，边墙围岩较差时分两层开挖。上部弧形导坑比下断面开挖超前3～5m，两工序平行作业。预留核心土开挖施工示意图见图4。根据围岩情况，合理控制每循环开挖进尺，开挖后，立即检查围岩面和初喷4cm厚混凝土，及时施打砂浆锚杆、挂钢筋网、安装钢拱架、喷射混凝土至设计厚度。拱架按设计尺寸在加工场分节制作，节与节之间用螺栓连接，拱架安装由人工借助机具进行架立就位，架设时拱脚必须架立在坚固的基座上，每榀钢架安装好后，在其拱腰及拱脚处设置锚杆，以限制拱架位置，其端部与钢架焊接牢固。锁脚锚杆采用Φ22锚杆，每榀钢架设4根，长度3米。钢筋网使用φ8盘圆加工，固定在锚杆末端，在初喷和锚杆、钢拱架施工后进行铺设。

12121534354图4：台阶法预留核心土开挖施工示意图

(6)径向注浆止水

穿越回填段施工过程中，根据掌子面及现场涌水情况进行径向注浆堵水，径向注浆钻孔环向间距1.0m，纵向间距1.0m，梅花形布置，钻孔深度3.5m。注浆材料以普通水泥浆液为主，在必要时辅以水泥—水玻璃浆液；当采用普通水泥浆达不到上水效果时可采用硫铝酸盐水泥浆、超细水泥浆液等，注浆压力控制在0.5～1MPa之间。(7)施工注意事项

1、隧道施工过程中，由施工方监测和第三方监测做好隧道内及周边环境的监控量测工作，根据现场地质情况和监测数据，对地质结论、设计参数进行验证，对施工安全性进行判断并及时调整设计参数，采取更加合理的开挖方式。

2、在隧道内安装视频监控设备，并把视频监控设备接入互联网，通过计算机或手机等终端设备全天24小时观看隧道内施工现场情况，及时掌握施工动态和发现险情。

3、隧道开挖前，充分利用管棚、小导管注浆孔作为勘探孔探测开挖面前方土体情况，注浆加固后，对注浆加固体进行钻芯取样，当加固体达到要求后，方能进行隧道开挖。

4、隧道贯通前，两端掌子面相距约10m时，停止一侧掌子面，选择从一侧施作管棚并开挖直至贯通。

5、做好生产作业的安全应急预案，隧道内埋设逃生通道，一旦发现危险，立即撤离施工人员，启动应急预案，确保工程施工的绝对安全。

五、结语

采取上述施工措施，施工过程中严格坚持“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测、二衬紧跟，信息及时反馈，及时修正施工参数”的施工原则，该区间隧道顺利的穿越回填土段及过渡段。工程实践证明，隧道穿越富水深埋回填土区域，通过采取地表管井法降水、洞内桩基施工、超前管棚、超前小导管、径向注浆止水等辅助措施在安全性、经济性、效率性等各个方面取得了良好的效果。参考文献

篇6：顶管和隧道暗挖施工技术分析

摘 要：论述了雍和宫站—和平里北街站区间段左线暗挖穿越环线地铁施工技术，通过暗挖施工过程中所采用的一系列技术措施，确保了环线地铁的沉降值远低于预期沉降值，为北京市类似穿越地铁隧道施工提供了成功案例。

关键词：浅埋暗挖；地铁隧道；沉降值；注浆 工程概况

雍和宫站—和平里北街站暗挖穿越环线地铁既有线是北京地铁5 号线 18 标土建施工的重要组成部分，区间北起地坛公园南门东侧盾构竖井，南至雍和宫站。左线 K12＋318.000—K12＋366.525 段下穿环线地铁，长度为 48.525 m，其中完全处于环线地铁底板下的长度为22.9 m。穿越环线地铁区间地面标高 44.0 m，新建暗挖隧道埋深22.5 m，其顶板与环线地铁底板下表面相距229～368 mm，新建暗挖隧道施工时，可见现况隧道底板下表面。暗挖隧道与环线地铁隧道的纵断关系如图1 所示。

新建暗挖隧道主要穿越粉质黏土、黏土、夹粉土层。穿越环线地铁的隧道大部分进入潜水层，未进入承压水层。左线区间穿越环线地铁的隧道断面为矩形，隧道净空尺寸为：高 4.85 m×宽 4.3 m，C20 早强湿喷混凝土初衬厚度为350 mm，C30 混凝土二衬厚度为500 mm。由于新建地铁暗挖隧道紧贴环线地铁底板，受雍和宫地铁车站的影响，左线区间隧道结构形式为平顶直墙，隧道截面尺寸祥见图 2。

隧道初期支护钢格栅由4Ф25 mm 钢筋焊接而成，钢格栅间距为500 mm，钢筋网为Ф6@150 mm×150 mm，喷射混凝土强度C20。

该工程的安全质量控制目标：施工期间保证环线地铁的运行安全，环线地铁的最终沉降量控制在 20 mm之内；保证新建隧道的施工安全，工程质量达到设计要求。施工工艺

穿越隧道采用平顶直墙暗挖法施工，主要分为土方开挖、初期支护、防水、二次衬砌等几个阶段，工艺流程见图3。

根据地质条件、隧道长度、断面大小、埋置深度及地面环境条件等因素，该段隧道设计施工方法为交叉中隔壁法（CRD法）。之所以采用交叉中隔壁法进行施工，主要是从环线地铁的安全角度考虑，该工法具有地层沉降小、隧道防水效果好等施工方面的优势[1]。环线地铁结构沉降控制技术

该工程中，暗挖法穿越环线地铁是北京地铁 5 号线施工的“5A”级危险源之一，确保环线地铁的沉降值小于预计值，保证环线地铁的运行安全是该段暗挖隧道施工的最重要目标。为保证环线地铁的沉降量小于预计值，采取了多项施工管理和技术措施。3.1 施工组织管理动态化

“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”是浅埋暗挖法施工的“十八字”方针，为保证施工目标的实现，采取一定的管理措施是十分必要的。3.1.1 人员安排

在该段隧道施工中，对管理人员、技术人员以及作业人员合理组织。将管理人员及作业人员分为 3 班，每个作业队除有带班队长外，另安排安全员、技术员、质控员以及施工员各1 名。明确每班的作业任务，由现场技术人员监督每道工序。对作业人员全面进行安全及技术交底，严格交接班制度。每班作业完成后，需由现场施工人员、安全人员签字后方可下班。3.1.2 作业循环控制 为达到理想的施工效果，将初衬施工作业作为关键工作进行控制，初衬施工 1 个作业循环（掘进 0.5 m）为：土体加固→上部土方开挖→安拱顶及侧壁钢拱架及格栅→湿喷混凝土封闭→下部土方开挖→安装侧壁及下部钢拱架及格栅（锁角锚杆施工）→湿喷混凝土封闭。4 个导洞均采用上下台阶法进行作业，每个作业班组须完成最后的作业循环后方可进行交接班。禁止在作业循环未完成时进行交接班工作。通过作业循环的限定，保证了施工的连续性，做到了不间断施工。3.1.3 施工与监测相结合

勤量测是浅埋暗挖“十八字”方针的重要内容，合理、准确、有效的监测成果，是采取各种技术措施的前提。该段隧道施工中，除监测新建隧道外，还对既有线进行了细致的监测，以确保施工质量及安全。

主要监测项目有：

1）环线地铁结构沉降监测；

2）环线地铁轨道沉降监测；

3）轨道水平变化监测；

4）轨距变化监测；

5）环线地铁结构变形缝监测。

施工中对环线地铁的监测采用实时动态监测系统，作为施工监测的重要环节。鉴于该项目的具体要求，采用了具有较高技术要求的智能化远程监测系统[2]。该监测系统全面实现自动化：自动进行数据采集、自动进行数据分析、自动进行数据报警，及时完成数据信息的反馈，为环线地铁安全运营提供及时的判定依据。

该段隧道施工，在掌子面施工至既有外环线附近时，结构沉降值一度达到 2.1 mm，最大速率达到0.6 mm/d。当信息及时反馈后，马上停止开挖，并进行背后注浆。注浆过程也是在实时动态监测下进行的，根据监测数据的变化对注浆压力、注浆位置、注浆量进行调整。通过监测数据分析和施工技术的紧密结合，既有线结构底板的沉降趋于缓和，沉降速率在0.1～0.4 mm/d 之间波动。3.2 施工过程沉降控制技术措施

浅埋暗挖法施工要达到理想的施工效果，除需严格按照技术规程进行作业外，还必须在施工过程中采取有针对性的技术措施，才能取得良好的施工效果。3.2.1 水治理

该工程对于上层滞水，尤其是既有线结构侧墙外侧的滞水，采用预留导水管及时排出洞外，防止该处滞水由初衬结构与既有线结构底板的缝隙进入掌子面。对于潜水采取水平辅射井的方法进行降水，经施工检验，达到了理想的降水效果。3.2.2 初衬施工

初衬施工是暗挖法施工过程风险最大，引起沉降量最大的阶段，必须采取多项技术措施保证初衬施工时环线地铁结构沉降量小于预计值。

1）土体加固

结合实际情况，将设计隧道的土体进行分类，采取合理的加固措施。对于既有线肥槽内的回填杂土，采用渗入注浆法加固；对地铁新建隧道西侧的原状土体，由于其以砂及黏土为主，故采用劈裂注入法加固。在开挖断面两侧进行小导管超前注浆加固，小导管采用Ф32 厚壁钢管，管长 3.5 m，环向间距为 0.3 m，纵向间距为1.0 m，外插角 7～10 °，注浆材料采用超细水泥，以起到加固隧道周围土体的作用[3]。超前小导管注浆包括封闭工作面、钻孔、安设小导管、注浆、效果检验等工序。水泥浆水灰质量配合比为 1∶ 0.5，水泥中添加2 %～3 %的促凝剂。注浆时，同时控制注浆压力及注浆量，注浆压力初始值不得大于0.1 MPa，作业中分级、逐步升压至控制压力，填充注浆压力控制在0.1～0.5 MPa 之间[4]。注浆量控制综合考虑地层情况，单管浆液扩散半径以0.5～1.0 m，土体孔隙率按 2 %～3 %考虑，综合单管注浆量计算整排导管注浆量，以整排导管注浆量推算总的注浆量。

注浆过程中出现异常情况时，可采取下列措施[5]：

①降低注浆压力或采取间隙注浆； ②加强注浆效果检查，一是以进浆量来检查注浆效果，二是在开挖隧道后检查地层固结厚度，如达不到要求，要及时调整浆液配合比，改善注浆工艺；

③为防止孔口漏浆，在花管尾端用麻绳及胶泥（水泥+水玻璃）或喷射混凝土，封堵钻孔与花管间的空隙；

④注浆的次序由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆。

通过超前小导管注浆对两侧土体进行加固，满足了施工要求。

2）土方开挖

完成土体加固后，对加固后的地层进行开挖。共设4 个导洞，各导洞均采用上下台阶开挖法，先开挖上台阶的环形拱部，留核心土，当初期支护施工完成后，再开挖核心土，上台阶长度控制在 3 m 左右。

为控制开挖因素引起的环线地铁沉降，在①号、②号导洞施工时，缩短两个导洞的开挖步距，减少纵向土体的扰动距离；及早施工②号导洞初衬，完成半侧洞体初衬结构，形成对环线地铁的支撑体系，为③号、④号导洞开挖施工创造有利条件。

土方开挖须做到：

①上、下断面台阶长度控制在 3 m 左右。

②开挖轮廓线充分考虑施工误差、预留变形和超挖等因素的影响，参照以往施工经验及沉降控制标准，拟定超挖量控制在5～7 cm，施工时可根据监测结果进行调整。

③开挖前应采取超前预支护和预加固措施，做到预加固、开挖、支护三环节紧密衔接。当地层自稳能力差或开挖工作面停工时间较长时，采取增加临时仰拱、喷混凝土封闭掌子面等辅助施工措施。

④开挖过程中，上半断面采用环形开挖，尽可能多保留核心土；下半断面开挖时，边墙采用单侧或双侧交错开挖，仰拱尽快开挖，缩短全断面封闭时间。

⑤开挖掌子面需超前用砂浆锚杆进行全断面支护（不小于3 m），并及时封闭掌子面。

⑥增加过环线地铁处暗挖段隧道的净空尺寸，隧道顶板直接紧贴环线地铁底板垫层，之间不留土层。

⑦作好开挖的施工记录和地质断面描述，加强对洞内外的观察。

⑧区间隧道不得欠挖，对意外出现的超挖或塌方采用喷混凝土回填密实，并及时进行背后回填注浆。

⑨开挖过程中必须加强监控量测，当发现拱顶、拱脚和边墙位移速率值超过设计允许值或出现突变时，要及时施工临时支撑或仰拱，以形成封闭环，控制位移和变形。

⑩在开挖前进行超前地质探测，探测范围为掌子面前方4～5 m，发现土质变化及含水量增大时及时采取措施，处理完后可继续施工。

3）锁角锚杆及钢格栅施工

该段初衬为平顶直墙结构，侧向土体压力较大，在初衬仰拱未封闭前，为控制墙体钢架底端位移，应尽早施工仰拱封闭成环，增加支护结构的稳定性。

上下台阶的拱角设置锁角锚杆。锚杆长 1.5 m，使用Ф25 螺纹钢筋制成，斜向 60 °角打入外侧地层，端部与拱架焊接，每榀向外侧打入 1 根锚杆，以防拱架在土压下收敛。

格栅安装采取如下措施：

①每步格栅落实到原状土上，并加设垫板，同时每步格栅与现有结构顶紧，并预留注浆管。当初支封闭后及时注浆回填，尤其第二步初支封闭后，在上导洞顶部回填后进行压浆处理。每步格栅在两端脚部设置锁脚锚管。格栅接头每环错开设置，脚部设为 L 型。

②在每步格栅中部设置预顶螺杆支柱，螺杆支柱上部顶在环线地铁垫层底部，下部作用在千斤顶上，支撑在中隔板上。

4）初喷混凝土强度保证措施

①严格控制混凝土施工配合比，配合比经试验确定，混凝土各项指标都必须满足设计及规范要求，混凝土拌合用料称量精度必须符合规范要求。

②严格控制原材料的质量，原材料的各项指标都必须满足要求。③喷射混凝土施工中确定合理的风压，保证喷料均匀、连续。同时加强对设备的保养，保证其工作性能。

④喷射作业由有经验、技术熟练的喷射手操作，保证喷射混凝土各层之间衔接紧密。

⑤复喷射混凝土前先按设计要求完成超前小导管、钢筋网、格栅钢架的安装工作。

⑥喷射混凝土由专人喷水养护，以减少因水化热引起的开裂，发现裂纹用红油漆作标记，进行观察和监测，确定其是否继续发展，若继续发展，找出原因并作处理。

⑦坚决实行“四不”制度：喷射混凝土工序不完，掌子面不前进，喷射混凝土厚度不够不前进，混凝土喷射后发现问题未解决不前进，监测表明结构不安全不前进。

5）初衬背后补注浆

及时补注浆是减少既有结构沉降的有效方法。补注浆是在信息化监测体系的指导下进行的，通过监测确定注浆位置及注浆量，保证注浆效果。初期支护由于喷射混凝土作业受施工及地层稳定等条件的影响，喷射混凝土支护体局部会收缩，为保证初衬的施工效果，采取初衬背后补注浆的措施，初衬背后注浆稳压 10 min，即可实现控制沉降的目的，又能达到防水的效果，以减少施工时间洞内积水为防水板无水施工创造条件。注浆管每1 m 布置 1 榀，每榀 3 根，分别布于拱顶和两侧上方。3.2.3 二衬施工

施工中，通过优化二衬结构施工次序及钢柱托换环节，有效地减少了二衬结构施工对环线地铁结构的影响，达到了理想的效果。

1）二衬结构施工顺序的优化

二衬结构竖向按底板、边墙及顶板顺序进行施工，采用钢模、碗扣式支架支撑体系。隧道二衬施工的顺序为：施工②号导洞底板及侧墙踢克→跳仓施工①号导洞侧墙及顶板→跳仓施工④号导洞底板及踢克→跳仓施工③号导洞则墙及顶板（根据二衬结构长度，二衬结构施工时共分4 仓，每仓 8 m）。

各导洞钢筋采用螺纹连接，混凝土采用高压泵送入模，进行顶板混凝土浇筑时，分段预留注浆管，注浆管外套橡胶止水环。

进行③、④号导洞二衬结构施工时，没有对①、②号导洞进行钢柱托换，而是在不拆模的情况下进行③、④号导洞二衬结构施工，这样减少了钢柱托换的中间环节，减少环线地铁结构的沉降，同时为二衬背后补注浆创造有利条件。

2）二衬背后补注浆

在二衬结构混凝土浇筑过程中，隧道顶部混凝土是靠泵压入的，顶部混凝土与防水层接触面难免出现缝隙。为防止此部位形成积水区域，施工时在顶拱埋设注浆管。注浆管的顶端管口靠近防水层表面，并将注浆管固定，以免混凝土浇筑过程中造成注浆管移位。待混凝土达到设计强度时，采取二次注浆的措施填充空隙，保证结构的防水效果。预注浆各孔段的进浆量小于50 L ／ min，注浆浆液采用水泥浆，水灰质量配合比为 1∶（0.4～0.5），水泥中添加2 %～3 %的促凝剂。当混凝土出现滴水、渗水现象时，需填充注浆堵水，浆液采用1∶1 水泥砂浆，注浆选用泥浆泵，注浆压力根据现场实际情况确定，但不小于 0.2 MPa，注浆压力达到或接近设计终压后稳压10 min。二衬补注浆在混凝土强度达到要求，不拆除支撑及模板的情况下进行。通过与监测数据结合及时进行补注浆，以增加注浆效果及新建隧道的安全。环线地铁沉降量控制效果

通过采取各项管理及技术措施，取得了良好效果。经对环线地铁进行跟踪监测，在施工完成 1 年后，环线地铁结构沉降值为4.4 mm，远小于结构沉降预计值（20 mm）。环线地铁结构实际累积沉降量与预计沉降值如表1 所示。结论

采用浅埋暗挖法下穿既有建（构）筑物，如何采取措施保证既有结构的安全，是类似穿越工程的最主要目标之一。该工程通过采取严格的施工组织管理以及各项行之有效的技术措施，将暗挖隧道施工对环线地铁结构的沉降影响控制在设计范围之内，取得了理想的施工效果。在该工程中，土体加固，初衬、二衬背后补注浆以及监测数据的及时传送是保证环线地铁沉降量远小于预计（设计）值的关键。

参考文献：

[1] 全国一级建造师执业资格考试用书编写委员会． 市政公用工程管理与实务[M]． 2 版． 北京：中国建筑工业出版社，2007：98-99．

[2] 夏才初，李永盛． 地下工程测试理论与监测技术[M]．上海：同济大学出版社，1999：217． [3] 中铁隧道集团有限责任公司科学技术研究所． DBJ 01-96-2004 地铁暗挖隧道注浆施工技术规程[S]． 北京：北京市建设委员会，2004：1-2．

[4] 北京市市政工程总公司． DBJ 01-87-2005 北京市市政基础设施工程暗挖施工安全技术规程[S]． 北京：中国市场出版社，2005：77．